第2讲 原子结构 原子核

第2讲原子结构原子核开始0102课前基础落实——在情境迁移中理清“物理观念”课堂提能学案——在多彩学法中精准“扶弱补短”第2讲原子结构

原子核一、原子的核式结构模型1．电子的发现：英国物理学家_______发现了电子。2．α粒子散射实验(1)装置：1909～1911年，英国物理学家________和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验装置如图所示。汤姆孙卢瑟福(2)现象：实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿_____的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(如图所示)3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的和______几乎全部_____都集中在核里，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原来正电荷质量二、氢原子光谱1．光谱：用光栅或棱镜可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得光的_____

(频率)和强度分布的记录，即光谱。2．光谱分类波长特征谱线三、玻尔的原子模型1．玻尔原子模型的三条假设定态假设原子只能处于一系列________的能量状态中，在这些能量状态中原子是_____的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量跃迁假设原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝_________。(m<n，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)轨道假设原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是________的，因此电子的轨道半径也是________的不连续稳定En－Em不连续不连续2．氢原子的能量和能级跃迁(1)氢原子的能级图：如图所示。－13.6n2r1四、天然放射现象和原子核1．天然放射现象(1)发现：由法国物理学家__________发现。(2)概念：放射性元素______地发出射线的现象。(3)意义：天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的______。2．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为_____。质子带正电，中子不带电。贝克勒尔自发结构核子(2)原子核的符号：X，其中A表示_______，Z表示核的电荷数(即原子序数)。(3)基本关系①电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝原子的______________。②质量数(A)＝_______＝质子数＋中子数。3．原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变①概念：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。质量数核外电子数核子数半数内部没有关系4．放射性同位素(1)放射性同位素：有_____放射性同位素和_____放射性同位素两类，一种元素的各种放射性同位素的化学性质相同。(2)应用：射线测厚仪、放射治疗、培优保鲜、__________等。(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。5．核力和核能(1)核力①概念：原子核内部，________所特有的相互作用力。②特点：核力是强相互作用力、短程力，只发生在相邻的核子间。天然人工示踪原子核子间(2)核能①质能关系：E＝mc2②核能的释放：核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其释放的能量ΔE＝______。③核能的吸收：原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。Δmc2中子链式反应原子弹镉棒质量较大热核反应微点判断(1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。

()(2)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。

()(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。

()(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。

()(5)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。

()(6)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。

()(7)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。

()√×××√×√(一)原子的核式结构(固基点)[题点全练通]1．[α粒子散射实验现象]下列说法正确的是

(

)A．电子的发现说明了原子核内部还有复杂结构B．α粒子散射实验揭示了原子的核式结构C．α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转D．α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转，是α粒子与原子核发生碰撞所致答案：B

解析：电子的发现，说明了原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构，不能说明原子核内部还有复杂结构，A错误；α粒子散射实验中绝大多数α粒子几乎没有发生偏转，说明了原子内部很“空”，少数α粒子发生较大偏转，是因为α粒子在经过原子核时受到很大的斥力，揭示了原子的核式结构，B正确，C、D错误。2．[α粒子散射实验分析]1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革、马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的α粒子穿过金箔前后的运动模型如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是

(

)A．绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转B．少数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进C．通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10－15mD．通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10－15m答案：C

解析：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进，少数α粒子穿过金箔后，发生大角度偏转，A、B错误；通过“α粒子散射实验”卢瑟福确定了原子核半径的数量级为10－15m，C正确；原子半径的数量级为10－10m，不是通过α粒子散射实验确定的，D错误。(二)氢原子能级及能级跃迁(精研点)逐点清1氢原的能级跃迁问题

1.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，能够辐射出a、b、c三种频率的光子，设a、b、c三种频率光子的频率和能量分别是νa、νb、νc和Ea、Eb、Ec，下列说法正确的是

(

)A．Eb＝E1－E3

B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb答案：B

解析：由玻尔理论可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，则Ea＝Eb－Ec，故A错误，B正确；由E＝hν可知，hνa＝hνb－hνc，可得νa＝νb－νc，故C、D错误。一点一过定态间的跃迁——满足能级差逐点清2谱线条数的确定

2．(2022·浙江6月选考)

如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是

(

)A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态答案：B

由于从n＝3跃迁到n＝4能级需要吸收的光子能量为ΔE＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，D错误。逐点清3受激跃迁与电离

3．(2023·石家庄高三模拟)用如图甲所示的装置做氢气放电管实验，观测到四种频率的可见光。已知可见光的光子能量在1.6eV～3.1eV之间，氢原子能级图如图乙所示。下列说法正确的是

(

)A．观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n＝3的能级跃迁时放出的B．n＝2能级的氢原子吸收上述某可见光后可能会电离C．大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线D．大量处于n＝4能级的氢原子最多能辐射出4种频率的光答案：C

解析：因可见光的光子能量在1.6eV～3.1eV之间，所以观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n＝2的能级跃迁时放出的，故A错误；n＝2能级的氢原子要吸收至少3.4eV的能量才可能电离，而可见光的光子能量在1.6eV～3.1eV之间，故B错误；一点一过1．受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量(1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差，hν＝ΔE。(2)碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。2．电离：由基态或低能级→电离态(1)基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV电离能。(2)n＝2能级→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV。(3)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。(三)原子核的衰变及半衰期(精研点)逐点清1三种射线的性质和特点

1．如图所示，某放射性元素衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，下列说法正确的是

(

)A．①④表示α射线，其速度最慢、电离能力最弱B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强C．②⑤表示γ射线，是原子核内释放出的高频电磁波D．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板答案：C

解析：α射线是高速氦核粒子流，带正电，β射线为高速电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，结合题图及左手定则可知：①④为β射线，②⑤为γ射线，③⑥为α射线。α射线的速度最小但电离能力最强，γ射线是由原子核内释放出的高频电磁波，其穿透能力很强，但电离能力很弱，故C正确，A、B、D错误。一点一过三种射线的成分和性质答案：B答案：B答案：B

(四)核反应方程(精研点)1．核反应的四种类型续表2.核反应方程的书写(1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。(2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。(3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α粒子等。答案：A

答案：D

解析：(1)式是α衰变，(2)式是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)式是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C错误；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。答案：C

(五)核能的